BR112015001374B1 - Dispositivo de medição para implementação de um método para a medição de parâmetros morfogeométricos de um indivíduo portador de óculos - Google Patents

Abstract

método para a medição de parâmetros morfogeométricos de um indivíduo portador de óculos. a presente invenção refere-se a um método para a medição de parâmetros morfogeométricos de uma pessoa que usa óculos (21), o referido método utilizando um dispositivo de computação (1, 10) que compreende uma tela autossuficiente, um alvo (8, 18), um sistema de aquisição de imagem (7, 17) compacta e fornecida com meios para determinar a inclinação, o sistema (7, 17) estando ligado à referida tela, e um computador para controlar o sistema aquisição de imagens (7, 17) e processar as imagens obtidas. a principal característica de um método de medição de acordo com a invenção é que ele inclui um passo de observação pelo indivíduo do alvo (8, 18) colocado em uma posição conhecida em relação ao sistema de aquisição de imagens (7, 17), fazendo um movimento de oscilação da cabeça de baixo para cima, sem tirar os olhos do alvo (8, 18).

Description

[001] O domínio técnico da invenção refere-se a métodos para a medição de parâmetros morfogeométricos de um indivíduo portador de óculos. Estes parâmetros podem, por exemplo, incluir a distância pupilar PD a altura H que separa a pupila da borda inferior da pupila de uma lente, o ângulo pantoscópico θP que é o ângulo de inclinação das lentes em relação ao plano da face do indivíduo, a distância DVO entre o olho e a lente V, bem como o centro de rotação CRO do olho. O conhecimento destes parâmetros é essencial para personalizar corretamente um par de óculos, especialmente as lentes progressivas.

[002] Existem já métodos para a realização de medições de um certo número destes parâmetros morfogeométricos. Uma primeira categoria destes processos implementa uma coluna de medições vertical e de grande tamanho, com a regulação de uma câmera à altura dos olhos do indivíduo portador dos óculos se vendo em um espelho. Este tipo de aparelho é muito volumoso e, portanto, exige um grande local para fazer as medições, e ele é pouco flexível em uso, uma vez que não pode ser facilmente movido para afinar as medições, nem estar separado em vários elementos para se adaptar a uma determinada situação.

[003] A segunda categoria de métodos envolve um aparelho menor, possivelmente podendo ser instalado sobre uma mesa, mas requerendo um protocolo de medição e de posicionamento do indivíduo portador dos óculos muito restritivo. Na verdade, este tipo de processo obriga o indivíduo a adotar uma posição da cabeça particular, a e instalar um grampo com um pêndulo sobre a armação dos óculos. Um primeiro passo consiste então em fazer o indivíduo adotar uma postura natural, o pêndulo é então bloqueado para congelar o ângulo entre o grampo e o pêndulo, este ângulo correspondendo ao ângulo pantoscópico. Em uma segunda fase, o indivíduo equipado com a sua armação de óculos e seu grampo, olha para uma câmera montada acima de uma tela. Ele tem de inclinar a cabeça de modo que o pêndulo bloqueado esteja perpendicular ao eixo que passa através dos olhos e a câmera. Tal método requer ajustamentos complexos e precisos, e requer uma certa habilidade por parte do indivíduo portador dos óculos para ser capaz de se posicionar com precisão em relação ao eixo da câmera e para fixar a posição do pêndulo em conformidade.

[004] Os processos de medição dos parâmetros morfogeométricos de acordo com a invenção implementam um equipamento de uso flexível, que pode facilmente e rapidamente fazer as medições precisas e fiáveis dos referidos parâmetros, evitando que o indivíduo portador de óculos adote posturas incorretas. Tais processos são concebidos para remover um certo número de potenciais fontes de erro ao nível da determinação dos parâmetros morfogeométricos, e de modo a estarem mais perto de uma postura natural.

[005] A invenção refere-se a um método para a medição de parâmetros morfogeométricos de um indivíduo que usa óculos, o dito método implementando um dispositivo de computação independente que compreende uma tela, um alvo, um sistema de aquisição de imagens compacto dotado de um meio para determinar a sua inclinação, sendo o referido sistema ligado à referida tela, e um computador para controlar o sistema de aquisição de imagens e o processamento das imagens obtidas, caracterizado pelo fato de compreender os seguintes passos, - aquisição de uma informação sobre uma primeira posição da armação usada por um indivíduo, quando ele olha para um ponto localizado no infinito à sua frente com uma posição natural da cabeça em uma direção praticamente horizontal, o par de óculos ocupando uma posição natural na face do indivíduo, - observação pelo indivíduo do alvo colocado em uma posição conhecida em relação ao sistema de aquisição de imagens, através da realização de, pelo menos, um movimento de oscilação da cabeça de baixo para cima, sem deixar de olhar o alvo, o par de óculos mantendo uma posição inalterada na face do indivíduo com respeito ao primeiro passo, - aquisição por meio do mesmo sistema de aquisição de imagem, como utilizado para a primeira postura, de várias imagens da face do indivíduo aquando deste movimento de rotação, cada imagem correspondente a um determinado grau de inclinação da cabeça, - seleção da imagem mais próxima da imagem ideal para a qual a inclinação da face com respeito a um eixo que liga os olhos do alvo observado é idêntica à inclinação da face em relação a uma direção horizontal adotada pelo indivíduo quando ele olha para um ponto no infinito, - tratamento pelo computador da imagem selecionada para determinar os parâmetros morfogeométricos do indivíduo, a partir da posição dos olhos, da posição da armação na primeira postura, da posição da armação na imagem selecionada, e o grau de inclinação do sistema de aquisição de imagem, - restituição do resultado das medidas.

[006] Um problema com um processo para o qual um indivíduo iria adotar duas posturas distintas e fixas, uma para olhar para um ponto no infinito diante dele, e a outra para olhar para um alvo que não está necessariamente alinhado em uma direção horizontal, é que é introduzido, de forma semi-sistemática, um erro na forma de um desvio angular. Com efeito, o ângulo de inclinação da face do indivíduo com respeito a um eixo que liga os olhos ao alvo é ligeiramente diferente do ângulo de inclinação que a sua face faz com um eixo horizontal que liga os olhos ao ponto fictício situado no infinito. Embora esta diferença ainda seja pequena, ela pode induzir diferenças significativas nos valores avaliados dos parâmetros morfogeométricos do indivíduo. A fase de tratamento das duas imagens adquiridas requer deste modo a utilização de um algoritmo específico para corrigir este erro. O princípio de um método de medição da invenção é o de ultrapassar este passo adicional de corrigir o desvio angular, selecionando uma imagem, que tenderá para a imagem ideal para a qual o erro angular previamente mencionado é zero. Para conseguir isto, é em primeiro lugar pedido ao indivíduo, para olhar para o alvo acenando com a cabeça para de cima para baixo ou de baixo para cima, e para adquirir uma série de imagens do rosto do indivíduo correspondente a diferentes inclinações da cabeça do indivíduo, e, em seguida, selecionar a imagem para a qual o erro tende para zero. Deste modo, o passo de processamento de imagens vai ser realizado diretamente, sem a introdução de fase de correção adicional. Em um método de acordo com a invenção, a posição da armação dos óculos na face do indivíduo permanece constante durante os passos de visualização de um ponto no infinito e de visualização do alvo. O sistema de aquisição de imagens pode incluir, pelo menos, um aparelho fotográfico de alta definição, ou, pelo menos, uma câmera de alta definição. A inclinação do eixo do sistema de aquisição de imagem deve ser conhecida com precisão, em particular para corrigir os erros de paralaxe, devidos a esta inclinação. O sistema de aquisição de imagens pode ser usado, tanto de forma fixa, com um dado ângulo de inclinação, ou de forma móvel sobre uma gama de inclinação angular. Para a configuração inicial, o portador vai adotar a sua posição para fazer aparecer o seu rosto no centro do campo da câmera. Para a segunda configuração, a inclinação do sistema de aquisição irá ser adaptada à posição do indivíduo para bem enquadrar a sua face. O termo "compacto"atribuído ao sistema de aquisição de imagens significa que o referido sistema é de pequena dimensão e pode ser facilmente manipulado para se encaixar sobre um móvel usual do tipo de mesa ou secretária, e para ser inclinado. De um modo vantajoso, o alvo é transportado pelo sistema de aquisição de imagens. Desta forma, o equipamento necessário para a implementação de um método de acordo com o invento é menos disperso. De acordo com uma outra modalidade preferida de um método de medição de acordo com a invenção, o alvo é constituído pelo próprio sistema de aquisição de imagens. As imagens captadas pelo sistema de aquisição especialmente quando o indivíduo olha para o alvo, representando principalmente a armação dos óculos posicionada em relação aos olhos do indivíduo. Com efeito, todas as informações necessárias para o processamento por computador de imagens para obter os parâmetros desejados, devem aparecer claramente sobre as referidas imagens, através da posição no espaço da referida armação em relação aos olhos do indivíduo. Por isso, é essencial que as imagens apareçam com clareza e precisão, tanto a armação como os olhos do indivíduo. Os parâmetros morfogeométricos são deduzidos, então, facilmente a partir das referidas imagens a partir de relações trigonométricas habituais. A tela tem por principal função permitir ver as imagens adquiridas quando o indivíduo adota as posturas diferentes. Ele também pode ser utilizado para devolver o resultado das medições dos parâmetros morfogeométricos desejados. O processo pode ser controlado tanto pelo indivíduo portador dos óculos ou por um operador que pode ser um óptico. O passo de aquisição da informação sobre a inclinação da armação quando o indivíduo olha horizontalmente para o infinito, pode ser feito de várias maneiras, por exemplo por meio de aquisição de imagem que vai adquirir uma imagem da face do indivíduo, ou por meio de um dispositivo de referenciação eletrônica do tipo de inclinômetro e/ou de acelerômetro, estando o referido dispositivo ligado à armação ou sobre um grampo que é fixado à referida armação. O termo "ligado" significa que o dispositivo eletrônico removível é posicionável e se encontra tanto no grampo como na armação, ou que dito dispositivo eletrônico está integralmente fixada em uma caixa prevista para o efeito, quer sobre o grampo ou sobre a armação ou o referido dispositivo eletrônico é incorporado dentro da armação ou dentro do grampo. Recorde-se que um movimento de oscilação é um movimento de rotação da cabeça em torno de um eixo horizontal, da frente para trás. Um método de acordo com a invenção, em vez disso, vai promover passos de medidas na óptica de propor uma situação de postura fácil e natural, pelo movimento de oscilação da parte de um indivíduo. Os parâmetros determinados por um tal método, serão assim mais precisos e mais reprodutíveis do que aqueles que exigem postura fixa.

[007] De um modo vantajoso, o sistema de aquisição de imagens é uma câmera de alta resolução. Tipicamente, uma câmera de alta resolução é uma câmera de alta resolução de 1 Mega Pixels. Na verdade quanto mais a câmera tem uma alta resolução, mais a precisão sobre as medidas é satisfatória.

[008] De acordo com uma primeira modalidade preferida de um método de acordo com a invenção, o passo de aquisição de informação sobre a primeira posição da armação é feita a partir de uma imagem da face do indivíduo obtida com o sistema de aquisição de imagens. Uma foto simples suficientemente bem definida, e em que a face do indivíduo aparece centrada pode ser adequada.

[009] De preferência, a armação está equipada com um elemento de posicionamento sob a forma de um grampo com marcadores e fixada na referida armação, os referidos marcadores sendo representativos da orientação espacial da armação. Um tal grampo é indicativo do plano de inclinação da armação na face de um indivíduo, e permite uma melhor visualização de uma imagem, desta inclinação. Neste caso, apenas uma câmara é necessária para determinar esta inclinação a partir das características dimensionais do referido grampo sobre a imagem captada pela câmera. Este grampo já é conhecido. Cada marcador pode, por exemplo, aparecer sob a forma de um quadrado dividido em quatro quadrados pequenos, em que dois pequenos quadrados de uma diagonal são coloridos de forma diferente dos outros dois pequenos quadrados localizados na outra diagonal.

[0010] De acordo com uma segunda modalidade preferida de um método de medição de acordo com a invenção, o passo de aquisição da informação sobre a primeira posição da armação, é realizada por meio de um dispositivo de referenciação eletrônica preso à armação ou a um grampo fixado à referida armação. Esta modalidade não exige a aquisição de uma imagem. O dispositivo de referenciação eletrônica, o qual pode por exemplo ser constituído por um inclinômetro e/ou acelerômetro, está ligado, com ou sem fios, a um aparelho remoto, que vai diretamente processar os sinais recebidos para fornecer informações sobre a inclinação da armação. Este dispositivo é alimentado por um sistema autônomo convencional, por exemplo do tipo de bateria/pilhas recarregáveis ou não, ou com fio a envolver um cabo USB, ele dá um pouco mais de liberdade de movimento ao indivíduo portador de óculos, porque ele já não é forçado a ficar parado em uma posição, para ser fotografado ou filmado. De preferência, o grampo ao qual está ligado o dispositivo eletrônico de referenciação pode ser formado pelo grampo equipado com marcadores e ao qual tenha sido adicionado o referido dispositivo de referenciação eletrônica.

[0011] De um modo vantajoso, o grampo tem um módulo de comunicação sem fio para permitir carregar as medições efetuadas para um dispositivo localizado remotamente. Esta modalidade é ainda mais flexível e fácil de usar, porque o indivíduo pode se mover livremente, sem estar restringido por um fio de ligação entre o grampo e um equipamento de processamento localizado remotamente.

[0012] De preferência, o meio para determinar a inclinação do sistema de aquisição de imagem é um inclinômetro. A priori, o sistema de aquisição de imagens é fixado em uma determinada posição. Mas pode ser que, para indivíduos de grande tamanho, seja necessário inclinar o sistema de aquisição de imagem para obter uma imagem de seus olhos e sua armação satisfatório, ou seja, uma imagem em que os ditos olhos e a dita montagem é centrada na tela. No entanto, esta inclinação terá um lugar importante na determinação dos parâmetros morfogeométricos do indivíduo, e deve ser conhecido com precisão para ser então incluído no cálculo dos referidos parâmetros.

[0013] De preferência, os parâmetros morfogeométricos medidos por o referido método são a altura H entre a pupila e o rebordo inferior da lente V, e o ângulo pantoscópico θP. Recorde-se que o ângulo pantoscópico é o ângulo de inclinação para as lentes V em relação a um plano vertical, quando a armação está colocada sob o nariz do indivíduo e que este olha para longe.

[0014] De preferência, um operador está colocado à frente do indivíduo portador de óculos, o dito operador executa a regulação do sistema de aquisição de imagens e controlando os diferentes passos de medição de acordo com a invenção. O processo pode de fato ser implementado por um ótico para a obtenção de medição de parâmetros morfogeométricos de um indivíduo portador de óculos. Ele manipula assim o sistema de aquisição de imagens à sua conveniência e equipa ou não o indivíduo portador de óculos com um grampo clássico e/ou equipa com um dispositivo de referenciação eletrônico na forma de sensores 3D, que podem, por exemplo, ser um inclinômetro e/ou um acelerômetro. Do mesmo modo, ele orienta o indivíduo na peça para obter imagens optimizadas dos olhos e da armação do indivíduo sobre a tela de visualização. Para fazer isso, ele visualiza em tempo real, as ditas imagens na tela virada para si. É também o óptico que desencadeia as tomadas de imagens e que lança o processamento de imagens através do computador. Um método de medição de acordo com a invenção foi principalmente desenvolvido para ser realizado nas instalações de um óptico.

[0015] De acordo com uma outra modalidade preferida de um método de medição de acordo com a invenção, a inclinação do sistema de aquisição é fixa, o indivíduo posicionando a sua face à altura apropriada, a fazer aparecer no centro da imagem. Na verdade, pode acontecer que o sistema de aquisição de imagens não seja de inclinação ajustável. Neste caso, o sistema de aquisição é fixo em uma dada posição, e é o indivíduo que move a sua cara para trazer ao centro do campo do dito sistema de aquisição. Para esta configuração, o indivíduo passa por uma ligeira restrição de posicionamento preliminar, para atender às condições adequadas para medições precisas e fiáveis.

[0016] A invenção também se refere a um dispositivo de medição para a implementação de um método de medição de acordo com a invenção. A principal característica do dispositivo de acordo com a invenção é que inclui um computador, pelo menos uma câmera equipada com um inclinômetro, uma tela de exibição que permite visualizar as imagens asseguradas pela referida câmera assim como o resultado das medições, a posição da câmera e a posição da tela podendo ser ajustados independentemente uns dos outros. Este dispositivo de medição é semelhante a um conjunto de medição, em que as diferentes peças se ligam umas às outras para interagir e fornecer as medidas desejadas, sem necessariamente obedecer a uma disposição especial e limitativa. Na verdade, este tipo de dispositivo tem uma certa flexibilidade ao nível da sua montagem e, portanto, pode ser facilmente instalado em qualquer tipo de ambiente, seja ele em uma mesa ou uma secretária, ou simplesmente no chão. Uma posição ajustável da tela, independentemente da posição da câmera, permite aumentar as configurações de utilização de um dispositivo de medição de acordo com a invenção, e aumentar o desempenho de um método de determinação de acordo com a invenção, posicionando com a maior precisão possível os diversos equipamentos necessários para implementar tais métodos.

[0017] De um modo vantajoso, o dispositivo de medição é constituído por um tablet que compreende a tela, uma câmera secundária, o inclinômetro e o computador, assim como a referida pelo menos uma câmara. Deve-se ressaltar que a câmera e o tablet são separados. Esta versão do dispositivo é uma das mais compactas e, portanto, pode ser instalada em um espaço de reduzido volume. O agrupamento de várias partes componentes do dispositivo em um tablet de pequeno porte, acresce ainda à versatilidade do dispositivo de medição, pois um indivíduo ou um operador pode controlar todo o processo a partir de um único objeto, e fazer os ajustes necessários sem ter que se mover ou deslocar os elementos uns em relação aos outros. Assume-se que um tablet é um objeto cujas pequenas dimensões são compatíveis com uma fácil manipulação manual por parte de um indivíduo ou de um operador. Este tipo de objeto, em particular, pode ser facilmente deslocado manualmente em uma sala, a fim de ser instalado em um local específico e ser orientado na direção desejada. Este tablet pode ter uma tela sensível ao toque, ou ser usado mais convencionalmente por intermédio de um mouse. A câmera pode ser montada diretamente para este tablet, ou a um suporte para suportar o dito tablet.

[0018] De preferência, o dispositivo de medição compreende um elemento de referenciação da armação em forma de um grampo que tem marcadores.

[0019] De acordo com uma outra modalidade preferida de um dispositivo de medição de acordo com a invenção, o referido dispositivo compreende um dispositivo de referenciação eletrônica da armação. De preferência, o dispositivo de referenciação eletrônica compreende um inclinômetro e/ou um acelerômetro.

[0020] De preferência, o dispositivo de medição compreende um suporte sobre o qual são fixados o tablet e a câmera. O suporte permite compactar o dispositivo ao permitir que a câmera seja colocada na proximidade do tablet, a distância entre estes dois elementos sendo inferior a alguns centímetros, e de preferência inferior a 5 centímetros.

[0021] Vantajosamente, a câmera e o tablet estão localizados de um dos lados de um plano vertical e formam entre eles um ângulo de entre 15 ° e 45 °. Vantajosamente, este ângulo é de 30°. Desta maneira, a tela é orientada em uma certa direção e a câmera está orientada na direção oposta. Esta disposição permite que um óptico observe diretamente na tela do tablet o rosto do indivíduo portador de óculos que é gravado pela câmera colocada na parte de trás desse referido tablet. Para esta configuração, o óptico não é obrigado a colocar a câmara para a altura da face do indivíduo para adquirir uma imagem. Ele pode simplesmente colocar o dispositivo de medição em uma mesa ou secretária e regular a inclinação do tablet e da câmera.

[0022] Com vantagem, o dispositivo de medição inclui um flash e um capacitor montado em uma placa de circuito impresso alimentada por um cabo do tipo USB, em que a dita capacidade está apta para trazer a energia necessária para operar o dito flash. Este capacitor tem a vantagem de ser capaz de carregar o flash muito rapidamente e, assim, desencadear o flash várias vezes ao longo de um período curto.

[0023] Os métodos para medir parâmetros morfogeométricos de um indivíduo, de acordo com a invenção, têm a vantagem de ser extremamente ergonômicos e fáceis de usar, na medida em que o indivíduo portador de óculos não tem de suportar qualquer equipamento especial e não tem de se envolver em uma série de posturas restritivas e repetitivas. Eles têm ainda a vantagem de dar imediatamente ao indivíduo ou ao óptico, o resultado das medidas, seja através de uma tela, ou por meio de um documento impresso. Finalmente, o dispositivo de medição utilizado em um método de acordo com a invenção é pequeno e pode, como tal, ser instalado em uma peça de pequeno volume sobre uma mesa ou sobre uma secretária.

[0024] A seguir se dá uma descrição detalhada de uma modalidade preferida de um método de medição de acordo com a invenção, com referência às figuras de 1 a 6. - A figura 1 é uma vista esquemática de perfil da cabeça de um indivíduo e de uma câmera com o indivíduo olhando para diante de si para um ponto no infinito em uma direção horizontal, - a figura 2 é uma vista esquemática de perfil da cabeça de um indivíduo e de uma câmera, o indivíduo olhando para um alvo na referida câmara, - a figura 3 é uma vista esquemática de perfil da cabeça de um indivíduo olhando para frente para um ponto no infinito, - a figura 4 é uma vista esquemática de perfil da cabeça de um indivíduo olhando para um alvo na referida câmera, - a figura 5 é uma vista em perspectiva de uma primeira modalidade preferida de um dispositivo para a implementação de um método de acordo com a invenção, - a figura 6 é uma vista em perspectiva de uma segunda modalidade preferida de um dispositivo para a implementação de um método de acordo com a invenção.

[0025] Fazendo referência à figura 5, uma primeira modalidade preferida de um dispositivo de medição para a implementação de um método de medição de parâmetros morfogeométricos de um indivíduo portador de óculos consiste de um tablet 1 compreendendo uma tela e um computador, e com um suporte 2 que lhe permite repousar sobre uma superfície plana e horizontal. Este suporte 2 compreende uma base de suporte 3 circular alargada estendida por uma haste 4 de suporte montado de modo articulado na referida base de suporte 3 por meio de um eixo de rotação 5. Em outras palavras, quando a base de suporte 3 repousa sobre uma superfície horizontal 6, a haste 4 se encontra em uma posição mais ou menos inclinada em relação a uma direção vertical. Esta haste 4 é semelhante a uma tira metálica fina. O tablet 1 repousa sobre a base de suporte 3, enquanto suportada pela haste 4. Um sistema de aquisição de imagens 7 na forma de uma câmara de vídeo de alta resolução, de preferência, igual ou superior a 1 milhão de pixels, está ligado à haste 4 por meio de uma placa eletrônica 40, se encontrando na parte de trás do referido tablet 1. A placa eletrônica 40 também suporta um alvo 8 de visualização para o indivíduo, e um flash 9 para permitir melhor dominar as condições de iluminação e visualizar nas imagens adquiridas pela câmera 7 e visíveis na tela, os reflexos da córnea de cada olho para obter uma melhor precisão nas medidas. A placa eletrônica 40 também suporta um capacitor perto do flash 9. Este capacitor que pode por exemplo representar o alvo 8 é recarregado através da placa eletrônica 40, que é alimentado por pelo menos um cabo USB 41, 42, sendo o dito capacitor capaz de fornecer a energia necessária para fazer operar o flash 9. Este capacitor tem a vantagem de poder carregar muito rapidamente o flash 9, e, assim, evitar os tempos de latência demasiado longos entre dois flashes consecutivos. O tablet 1 pode ter uma tela de toque ou ser utilizado através de um mouse. o dito tablet 1 incorpora o computador e seu programa informático associado que permite acionar a câmera, recuperar as imagens, realizar o tratamento das referidas imagens e exibir o resultado das medições. A normal à tela é orientada em uma primeira direção no espaço, e o eixo de observação da câmara 7 é orientado em uma segunda direção que é oposta à primeira direção em relação a um plano vertical. A câmara 7 está equipada com um inclinômetro para determinar o declive, independentemente da sua orientação no espaço. Este dispositivo é de um tamanho pequeno e pode ser facilmente instalado em uma mesa ou secretária. Está ainda configurado para ser manipulado por um operador que pode ser um óptico e deseje medir os parâmetros morfogeométricos de um indivíduo portador de óculos. Com efeito, o indivíduo portador de óculos 21 é posicionado em frente da câmara 7, enquanto que o óptico se coloca de frente para a tela do tablet 1 e faz girar a haste 4 de suporte levando a câmara 7, para enquadrar bem a armação 21 e os olhos 27 do indivíduo na tela de visualização. O método de medição de acordo com a invenção pode, então, ser lançado. De acordo com uma outra modalidade, a câmera e a tela do tablet 1 podem ser colocados lado a lado para permitir que o indivíduo que usa óculos controle ele mesmo o método de medição de acordo com a invenção.

[0026] Fazendo referência à Figura 6, uma segunda modalidade preferida de um dispositivo de medição 10, de acordo com a invenção compreende um sistema de aquisição de imagens 17 como uma câmera de vídeo de alta resolução, de preferência maior ou igual a 1 milhão de pixels. Esta câmara 17 é transportada por um suporte 12 que tem uma base alargada 13 encimada por uma haste 14 deformável que pode facilmente se ajustar para adotar uma pluralidade de posições. Quando a base de suporte 13 repousa sobre uma superfície 16 substancialmente plana, a haste 14 está em uma posição mais ou menos inclinada em relação a uma direção vertical. Uma placa eletrônica 50, que está fixada à haste 14, suporta a câmera 17, um alvo 18 de visualização para o indivíduo portador dos óculos 21 e um flash 19 para permitir um melhor controlo das condições de iluminação, e visualizar nas imagens obtidas pela câmera 17 e visíveis na tela, os reflexos da córnea de cada olho e, assim, obter melhor precisão nas medições. A placa eletrônica 50 suporta um capacitor na vizinhança do flash 19. Este capacitor, que pode, por exemplo, ser o alvo, é assim recarregado por meio da placa eletrônica 50, que é alimentada por, pelo menos, um cabo USB 51, o dito capacitor sendo adaptado para fornecer a energia necessária para operar o flash 19. Este capacitor tem a vantagem de poder carregar muito rapidamente o flash 19, e, assim, evitar os tempos de latência demasiado longos entre dois flashes consecutivos. Esta câmera 17 é fornecida com um inclinômetro para determinar o declive, independentemente da sua orientação no espaço. Uma tela de visualização associada a um computador, colocada no ambiente imediato da dita câmera 17, a fim de poder visualizar as imagens adquiridas pela referida câmera 17, assim como os resultados obtidos, é ligada à referida câmara 17 através de uma ligação de dados, como por exemplo um cabo USB 30. Este cabo 30 permite o envio para o computador das imagens obtidas assim como os dados do inclinômetro. O computador desta presente modalidade oferece as mesmas possibilidades que as do computador da primeira modalidade. Dependendo da orientação da referida tela, o processo de medição de acordo com invento pode ser controlado tanto por um óptico como pelo próprio indivíduo que usa óculos. Este dispositivo 10 para aquisição de imagens é de tamanho pequeno e pode ser facilmente instalado em uma mesa ou secretária. Ele pode até mesmo ser movido sobre a referida mesa ou a referida secretária, e ser mais ou menos inclinado, com uma simples manipulação manual.

[0027] Para ambas as formas de realização descritas, as câmaras de 7, 17 têm uma orientação no modo vertical, que pode abranger uma vasta gama de tamanhos do indivíduo sem ter de ajustar a orientação das ditas câmeras 7, 17. No entanto, para situações inusitadas, por exemplo correspondendo a um indivíduo muito grande, ou que possa sentar-se quando deveria estar de pé e vice-versa, a câmera 7, 17 é inclinada com o ângulo adequado para enquadrar a imagem sobre a face do portador, e o inclinômetro permite medir este ângulo de inclinação com o fim de o integrar então no tratamento das imagens tomadas para corrigir as medições obtidas. Outra modalidade alternativa de um método de acordo com a invenção, consiste na utilização de uma câmera 7, 17, fixa não ajustável em inclinação, devendo o portador ajustar a sua posição, por exemplo por meio de regulação em altura do assento em que se encontra sentado, para que o seu rosto apareça no centro da tela do tablet 1. Além das imagens obtidas pelas câmaras 7, 17, as telas também permitem exibir o resultado das medições, quase instantaneamente. O computador dos dois dispositivos de medição 1.10 incorpora um programa informático capaz de acionar a câmera, recuperar as fotos, realizar o processamento de imagem e os cálculos de altura, de distância interpupilar, etc., e pode exibir os resultados.

[0028] Fazendo referência à figura 1, o indivíduo portador de óculos 21, e cuja armação tem um grampo 22 com marcadores, se coloca em frente de uma câmara 7, 17 de alta definição. Um óptico pede ao indivíduo para adotar uma primeira posição, confortável e natural, que consiste em olhar em frente para um ponto no infinito. A direção da visão, materializada pela seta 24 é então sensivelmente horizontal. O óptico ajusta a câmera 7, 17 para ver o rosto do indivíduo em uma tela que está ligada à câmara 7, 17, inclinando se for caso disso, a câmera 7, 17. Uma vez que o rosto do indivíduo esteja bem posicionado no campo da câmera de 7, 17, o óptico obtém uma primeira imagem. O computador determina então a orientação tridimensional (3D) específica do grampo 22 da armação 21, e deduz um ângulo pantoscópico θP1, que é determinado de acordo com o ângulo θGrampol do grampo 22 em relação ao eixo 25 da câmara 7, 17, e em relação ao ângulo do θCaml da câmera 7, 17 com a vertical e medido com o inclinômetro da câmera 7, 17. A medição do ângulo pantoscópico θP1 pelo grampo 22 é feita com, pelo menos, três marcadores posicionados sobre o grampo 22, cujas posições relativas são bem conhecidas. Estes marcadores definem um plano único, e a câmera 7, 17 associada a um programa informático de processamento de imagem determina a posição em 3D destes marcadores na referenciação (Xc, Yc, Zc), e, por conseguinte, a orientação deste plano em relação a esta referenciação. Esta orientação lhe dá diretamente o ângulo θGrampol. A medição das coordenadas 3D dos marcadores do grampo 22 é habitualmente feita com algoritmos iterativos do tipo POSIT descrito no artigo IEEE Tansactions on pattern analysis and machine intelligence- "Exact and Approximate Solutions of the Perspective-Three-Point Problem" -November 1992, vol. /2}14 No. 11 pp.1100-1105 D. De Menthon e L.S. Davis.

[0029] Se obtém então a relação angular:

[0030] Partindo do princípio de que o processo poderia ser baseado na aquisição de uma segunda imagem da face do indivíduo olhando para um alvo 8, 18 colocado perto da câmera 7, 17, o referido método poderia ter lugar do seguinte modo.

[0031] Em relação às figuras 2 e 4, o óptico pede ao indivíduo que tome uma segunda postura, confortável e natural, que consiste em olhar para um alvo colocado sobre a câmera 7, 17. O óptico adquire uma segunda imagem. O ângulo pantoscópico θP2 é medido novamente. Idealmente, o dispositivo não se move entre as duas posturas (θCaml = θCam2 = θCam) pois o campo da câmara é grande o suficiente para cobrir a deslocação da cabeça entre as 2 posições. Um flash 9, 19 é ativado durante esta segunda aquisição da imagem para obter os reflexos da córnea. Os reflexos da córnea são extraídos a partir da imagem, assim como os bordos inferiores direita- esquerda e os bordos do lado nasal direita-esquerda da armação 21, para medir as alturas (H) e os raios pupilares (1 / 2PD). O grampo 22 também é usado para restaurar a imagem à escala e, portanto, obter valores de H e de PD corretos. Referindo-se à figura 4, a altura medida vale aqui Hm e tem um erro, porque o porte da cabeça na segunda postura não é o porte da cabeça ideal consubstanciado nas figuras 2 e 4 pelo grampo 22 a tracejado 26, e para o qual o erro é zero, o que corresponde a uma rotação da cabeça com um ângulo igual a 90° - θCam onde θCam é o ângulo entre a câmara 7, 17 e a vertical. O valor real da altura Hr difere da altura medida Hm pela relação Hr=Hm+ΔH. Se indica a título representativo o erro angular θErr na figura 4 correspondente à segunda postura, e em linhas ponteadas 26 a posição da cabeça e do grampo 22 correspondente a um erro angular θErr nulo. Este erro angular é porque o ângulo de inclinação entre o plano da face do indivíduo e uma direção horizontal, que o referido indivíduo adota na primeira postura, é diferente do ângulo de inclinação entre o plano da sua face e o eixo que liga os seus olhos 27 ao alvo, e que ele adota na segunda postura.

[0032] Os erros nas alturas H são corrigidos tendo em conta o erro de angulação do grampo θErr na segunda imagem e a distância lente- olho (DVO), a qual está materializada na Figura 3. O erro de angulação é dado por:

[0033] e o correctivo da altura é dado em primeira aproximação por:

[0034] Rolho é o raio do olho, com um valor médio de 12 mm, e DVO é a distância lente-olho, com um valor médio de 15 mm.O parâmetro d(CRO V) representa a distância entre o centro de rotação CRO do olho e a lente V. A figura 3 permite, nomeadamente, visualizar as distâncias e os parâmetros que representam DVO, CRO e Rolho, se referindo à posição da lente V, isto é, à posição da armação 21 ou do grampo 22, assim como à posição dos olhos e da pupila 28.

[0035] Um método de acordo com a invenção visa eliminar este passo de correção angular.

[0036] Desta maneira, um método de medição de acordo com a invenção e que permite a determinação de parâmetros morfogeométricos de um indivíduo que usa óculos, por meio de um dispositivo de medição de acordo com a invenção compreende os seguintes passos: - um passo de aquisição de uma informação sobre uma primeira posição da armação 21 usada por um indivíduo quando ele olha um ponto situado em frente no infinito, com um porte natural da cabeça em uma direção 24 substancialmente horizontal.

[0037] De acordo com uma primeira modalidade preferida de um método de acordo com a invenção, um grampo de referenciação clássico 22, dotado de marcadores é fixado na armação 21, e uma foto da face do indivíduo é tirada com uma câmara de alta resolução 7, 17. O óptico realiza as regulações de uso do sistema de aquisição de imagens 7, 17 em termos de distância e de inclinação para obter uma imagem no centro da tela do rosto do indivíduo usando a armação 21. A título de exemplo, a imagem da face do indivíduo pode ser considerada como satisfatória aparecer entre dois pontos de referência predefinidos da tela podendo ser duas linhas paralelas. Fazendo referência à figura 1, o computador determina então a orientação tridimensional precisa do grampo 22 da armação 21, e deduz um ângulo pantoscópico θP1, que é determinado em função do ângulo do grampo 22 θGrampol em relação ao eixo 25 de visão da câmera 7, 17 e com relação ao ângulo da câmera 7, 17 com a vertical θCaml.

[0038] De acordo com uma segunda modalidade preferida de um método de acordo com a invenção, um dispositivo de referenciação eletrônica sob a forma de um sensor 3D do tipo de acelerômetro e/ou inclinômetro está posicionado ou incorporado sobre o grampo 22 que está fixado à armação 21. Neste caso, o dispositivo de referenciação eletrônico é de preferência posicionado pelo operador em um local conhecido do grampo 22 para facilitar a calibração do sistema. O sistema tem em si mesmo, e isso de uma maneira conhecida, um sistema de fornecimento independente ou por conexão com fio à placa eletrônica 40, 50. O dispositivo de referenciação eletrônico também pode ser integrado diretamente no grampo 22. Neste caso, o grampo tem uma alimentação integrada e autônoma, e que é recarregável com fios ou através de uma tomada fornecida para este propósito.

[0039] O dispositivo de referenciação eletrônico está conectado com uma ligação com fio do tipo USB ou sem fio do tipo WIFI ou Bluetooth ou, a placa de eletrônica (40, 50), que irá processar diretamente os sinais recebidos para fornecer uma informação sobre a inclinação da armação.

[0040] O óptico pode então pedir ao usuário que se desloque naturalmente no interior da loja durante algumas dezenas de segundos, ou que fique sentado e adote uma postura natural da cabeça durante alguns segundos. O óptico tem a possibilidade ou de acionar pontualmente através de um elemento de entrada / comando remoto medições da inclinação do porte da cabeça do portador dos óculos, ou lançar uma medição automática da inclinação do porte da cabeça natural do portador de óculos. Para esta segunda opção, as medidas são realizadas regularmente e, através das leis estatísticas, a inclinação da face é então calculada. O computador determina então a orientação 3D precisa do grampo da armação 21, e deduz um ângulo pantoscópico θP1, que é determinado em função do ângulo do grampo θGrampolPoseNatural em relação ao eixo vertical.

[0041] - Em um passo da observação feita pelo indivíduo do alvo 8, 18 colocado em uma posição conhecida em relação à câmara 7, 17 de alta definição, realizando um movimento da cabeça, sem tirar os olhos do alvo 8, 18. De preferência, é um movimento de oscilação da cabeça para cima. Da mesma forma que para o passo anterior, o óptico realiza as regulações de câmara 8, 18 de alta definição para obter uma imagem útil da face do indivíduo. O óptico então pede ao indivíduo portador de óculos que acene a cabeça para cima e para baixo, ao mesmo tempo que fixa o alvo 8, 18. Estes acenos de cabeça são comparáveis aos movimentos de rotação da cabeça, em torno de um eixo horizontal paralelo a um eixo que une os dois ombros do indivíduo, e realizados em um plano vertical sem deslocamento lateral.

[0042] - Um passo de aquisição de imagens múltiplas da face do indivíduo aquando do movimento de aceno, cada imagem correspondendo a um determinado grau de inclinação da cabeça. Na verdade, o óptico aciona a câmera de alta definição 7, 17 para a aquisição de um vídeo do movimento do aceno da cabeça do indivíduo. Aquando desta aquisição, o flash 9, 19 foi disparado de modo a obter os reflexos da córnea. Para cada imagem extraída do vídeo, dois parâmetros são medidos:

[0043] A - O ângulo pantoscópico θP2 = θGrampo2-θCam2 onde θGrampo2 é o ângulo do grampo 22 com o eixo 25 da câmera e θCam2 é o ângulo entre o eixo 25 da câmera e a vertical.

[0044] B - O erro de angulação do grampo θErr = θP1- θP2- (90 ° -θCam)

[0045] - Um passo de seleção da imagem para a qual o valor absoluto do parâmetro θErr é inferior a um valor limiar ε predeterminado, que é próximo de zero. Por exemplo, este valor limiar pode ser igual a 0,5 °. O movimento de aceno deve ser suficientemente amplo para incluir a posição "ideal" da face para a qual o valor de θErr é zero.

[0046] - Um passo de tratamento pelo computador da imagem selecionada para determinar os parâmetros morfogeométricos do indivíduo, a partir da posição dos olhos 27, da posição da armação 21 na primeira postura, da posição da armação 21 sobre a imagem selecionada, e o grau de inclinação da câmara 7, 17 de alta definição. Este passo se revela, por conseguinte, um sub-passo de correção angular, efetuado através de um algoritmo específico, e, por conseguinte, fornece diretamente os parâmetros morfogeométricos desejados.

[0047] - Um passo de restituição do resultado das medições.

[0048] O valor da DVO pode ser medido a partir das imagens correspondentes às 2 posturas. Para fazer isso, se usam as 2 imagens e se extrai a posição do grampo 22 obtida com os marcadores, assim como a posição dos olhos 27 por intermédio, por exemplo, das pupilas 28, das íris, dos reflexos da córnea ou das comissuras.

[0049] Estas posições são determinadas por apontamento manual sobre a imagem, pelo operador ou por detecção automática pelo computador nas 2 imagens.

[0050] A íris, os reflexos da córnea e as pupilas são elementos que têm a vantagem de ser menos disfarçados pelas armações durante um aceno da cabeça de um indivíduo, do que as comissuras. Além disso, o apontamento manual ou a detecção automática na imagem dos referidos elementos será feito de um modo mais preciso porque são mais fáceis de identificar.

[0051] Ao contrário das comissuras, os olhos têm um movimento de rotação e são móveis na referenciação do grampo 22. Se pode compensar o movimento dos olhos entre as 2 imagens, de modo a substituir, no caso em que os olhos não se tenham deslocado relativamente ao grampo 22. Ao compensar a posição dos olhos na segunda imagem com uma distância dP, se coloca no caso em que o objeto não se moveu em relação ao grampo 22. Em primeira aproximação, dP é substancialmente igual ao valor de translação da pupila ou da íris ou do reflexo da córnea entre as 2 imagens. Um cálculo geométrico mais preciso pode ser desenvolvido tendo em conta o raio do olho, o ângulo entre a câmera e o horizonte, a variação do ângulo do grampo 22, entre as 2 imagens e a variação do ângulo do olho entre as 2 imagens.

[0052] Além disso, uma compensação geométrica relacionada com o facto de que a íris não está no mesmo plano que o vértice da córnea, é de preferência tida em conta. De um modo preferido, uma compensação geométrica da insuficiência de convergência relacionada com o fato de que os olhos 27 do indivíduo não estão a ver o sistema de sensor de aquisição (7, 17), mas o vértice da lente óptica, pode também ser integrado nos cálculos, a fim de reduzir as potenciais fontes de inexatidão nos parâmetros determinados com um método de acordo com a invenção.

[0053] Se determina a posição Y1 e Y2 da pupila 28 ou da íris ou dos reflexos da córnea de ambos os olhos 27 no plano do grampo 22 para as 2 imagens por uma projeção da pupila 28 ou da íris ou dos reflexos da córnea de ambos os olhos 27 na referenciação do grampo 22 e se deduz por triangulação a posição do CRO de ambos os olhos 27 na referenciação do grampo 22.

[0054] Ao usar a posição das comissuras dos olhos 27, temos:

[0055]

sendo Y1 e Y2 as coordenadas das comissuras dos olhos.

[0056] Arbitrariamente, podemos considerar tomar um valor médio para a distância entre o CRO e V, que poderia, por exemplo, ter um valor de 27 mm. Em uma primeira alternativa, se pode solicitar ao usuário, aquando da segunda de captação de imagens, que incline ainda mais a cabeça de modo a ter um desvio angular de pelo menos 10°.

[0057] Em uma segunda alternativa, se pode pedir que a pessoa vire a cabeça sem fixar o alvo 8, 18 ou o objeto específico e se medir a DVO usando a comissura dos olhos 27.

[0058] No caso em que o portador de óculos 21 não incline a cabeça entre as duas tomadas de imagens, se tem θP1 = θP2.

[0059] A distância ou meia-distância pupilar PD, a altura H entre a pupila 28 do olho 27 na borda inferior da lente V ou da armação 21, a distância DVO entre o olho 27 e a lente V, e o ângulo pantoscópico θP, são os principais parâmetros morfogeométricos que podem ser determinados a partir de um método de medição de acordo com a invenção.

Claims (14)

1. Método para medir parâmetros morfogeométricos de um indivíduo portador de óculos (21), o dito método implementando um dispositivo de computação (1, 10) autônomo que compreende uma tela, um alvo (8, 18), um sistema de aquisição de imagens (7, 17) compacto e dotado de um meio para determinar a sua inclinação (0Cam) em relação a uma referência vertical, o referido sistema (7, 17) estando ligado à referida tela, e um computador permitindo controlar o sistema de aquisição de imagens (7, 17) e processar as imagens obtidas, o método compreendendo as seguintes etapas, - aquisição de uma informação sobre uma primeira posição da armação (21) transportada por um indivíduo, quando ele olha a partir de um ponto situado à sua frente para o infinito, com um porte de cabeça natural em uma direção horizontal (24), o par de óculos (21) ocupando uma posição natural na face do indivíduo, e determinação do ângulo pantoscópico correspondente (0P1), - observação pelo indivíduo do alvo (8, 18) posicionado em uma posição conhecida em relação ao sistema de aquisição de imagens (7, 17), enquanto realiza, pelo menos, um movimento de oscilação da cabeça para cima sem tirar os olhos do alvo (8, 18), o par de óculos (21) mantendo uma posição inalterada na face do indivíduo em relação ao primeiro passo, - aquisição pelo mesmo sistema de aquisição (7, 17) de imagens, como as utilizadas para a primeira postura, várias imagens da face do indivíduo quando deste movimento de rotação, cada imagem correspondendo a um grau de inclinação específico da cabeça e determinação do ângulo pantoscópico correspondente (0P2), caracterizadopelo fato de que o método compreende ainda as etapas seguintes: - seleção da imagem mais próxima da imagem ideal, para qual a inclinação da face com respeito a um eixo que liga os olhos (27) ao alvo (8, 18) observada é idêntica à inclinação da face em relação a uma direção horizontal (24) adotada pelo indivíduo quando ele olha para um ponto no infinito, a referida seleção sendo realizada quando o valor absoluto do erro de angulação (θErr) do grampo, definido por: θErr = ^P1-^P2-(90°-^Cam), for menor ou igual a um valor-limite predeterminado que vai de zero a 0,5°, - processamento pelo computador da imagem selecionada para determinar os parâmetros morfogeométricos do indivíduo, com base na posição dos olhos (27), da posição da armação (21) na primeira postura, da posição da armação (21) sobre a imagem selecionada, e do grau de inclinação do sistema de aquisição de imagens (7, 17), - restituição do resultado das medidas.

2. Método de medição de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de o sistema de aquisição de imagens (7, 17) ser uma câmara de alta resolução.

3. Método de medição de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de o passo de aquisição de informações sobre a primeira posição da armação (21) ser realizado a partir de uma imagem da face do indivíduo obtida com o sistema de aquisição de imagens (7, 17).

4. Método de medição de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de a armação (21) estar equipada com um elemento de referenciação sob a forma de um grampo (22) dotado de marcadores e fixo na referida armação (21), sendo os referidos marcadores representativos da orientação espacial da armação (21).

5. Método de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de o passo de aquisição de informação sobre a primeira posição da armação (21) ser realizado por meio de um dispositivo de referenciação eletrônico, em que o referido dispositivo está ligado à armação (21) ou a um grampo (22) fixo à referida armação.

6. Método de medição de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de o grampo estar provido de um módulo de comunicação sem fios que permite levar as medições efetuadas para um aparelho localizado remotamente.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de o meio para determinar a inclinação do sistema de aquisição de imagens (7, 17) ser um inclinômetro.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de os parâmetros morfogeométricos medidos pelo referido método serem a altura (H) entre a pupila (28) e o bordo inferior da lente (V), e o ângulo pantoscópico.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopelo fato de um operador estar localizado em frente do indivíduo portador de óculos, realizando o dito operador o ajustamento do sistema de aquisição de imagens (7, 17), e controlando os diferentes passos do referido método.

10. Dispositivo de medição para a implementação de um método de medição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, compreendendoo referido dispositivo um computador, pelo menos, uma câmera de vídeo (7, 17), equipada com um inclinômetro, uma tela de apresentação para ver as imagens fornecidas pela referida câmara de vídeo (7, 17) assim como os resultados das medições, podendo a posição da câmera de vídeo (7, 17) e posição da tela ser ajustadas de um modo independente uma da outra, um elemento para localização da armação (21) sob a forma de um grampo (22) possuindo marcadores, o dispositivo é de tamanho suficientemente pequeno para ser instalado em uma mesa ou escrivaninha e inclinável a um ângulo que permite o enquadramento de imagens sobre a face de um indivíduo em uma postura natural, sendo o dispositivo caracterizadopelo fato de que o computador está programado para implementar o método de acordo com uma das reivindicações 1 a 9.

11. Dispositivo de medição de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de ser constituído por um tablet (1), compreendendo a tela, uma câmera secundária, o inclinômetro e o computador, assim como a referida pelo menos uma câmera (7).

12. Dispositivo de medição de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizadopelo fato de compreender um dispositivo eletrônico de mapeamento espacial da armação (21).

13. Dispositivo de medição de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de compreender um suporte (2) sobre o qual se fixam o tablet (1) e a câmara de vídeo (7).

14. Dispositivo de medição de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de a câmara de vídeo (7) e o tablet (1) estarem localizados de um e de outro lado de um plano vertical e formarem entre si um ângulo compreendido entre 15 e 45 °.

Images